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　　長沙永洋鋼(gang)(gang)鐵有限公(gong)司(si)鋼(gang)(gang)混(hun)組合梁(liang)(liang)能(neng)充(chong)分發揮鋼(gang)(gang)和混(hun)凝土各自優點，結(jie)構(gou)自重輕(qing)、橋墩(dun)基礎規模小(xiao)、架設(she)方(fang)便、綠色環保(bao)，在(zai)國外(wai)應用(yong)較多，但在(zai)我(wo)國公(gong)路(lu)橋梁(liang)(liang)建(jian)設(she)中(zhong)的(de)占(zhan)比不到1%。2016年，交(jiao)通運輸部(bu)研究決(jue)定推進公(gong)路(lu)鋼(gang)(gang)結(jie)構(gou)橋梁(liang)(liang)建(jian)設(she)。然而，鋼(gang)(gang)混(hun)組合梁(liang)(liang)的(de)鋼(gang)(gang)梁(liang)(liang)采(cai)用(yong)鋼(gang)(gang)板焊接，工程造價高。

大規(gui)格(ge)H型鋼組合(he)梁效果圖

　　大規格長沙(sha)H型(xing)鋼(gang)組合梁(liang)(liang)，采(cai)用大規格熱軋H型(xing)鋼(gang)代替傳(chuan)統的焊接鋼(gang)板(ban)梁(liang)(liang)，通(tong)過(guo)研究發現，該方(fang)案可顯著降低工程造價，有利(li)于鋼(gang)混組合梁(liang)(liang)的推廣，提(ti)高橋梁(liang)(liang)建設工業化(hua)水平。

　　鋼混(hun)組合梁的瓶頸

　　截至2018年底，我國(guo)公(gong)路總里程已達(da)484.6萬公(gong)里，公(gong)路橋梁(liang)85萬座。據統計(ji)，鋼(gang)結構、鋼(gang)混組合結構橋梁(liang)長度(du)占比(bi)僅(jin)為1%，常(chang)用跨度(du)橋梁(liang)基本為混凝土梁(liang)橋。

　　鋼(gang)(gang)混(hun)(hun)組合(he)梁，鋼(gang)(gang)梁與(yu)混(hun)(hun)凝(ning)土橋面板通過(guo)抗剪連接件連接成整體并共同(tong)受力，能(neng)夠充分發揮鋼(gang)(gang)及混(hun)(hun)凝(ning)土各(ge)自的優(you)點，結構自重輕，橋墩基(ji)礎規模小，架設方便。與(yu)鋼(gang)(gang)梁相比(bi)，節省用(yong)鋼(gang)(gang)量(liang)且解(jie)決了鋼(gang)(gang)橋面鋪(pu)裝(zhuang)使用(yong)年(nian)限短的問題；與(yu)混(hun)(hun)凝(ning)土梁相比(bi)，自重輕且施工速度快。

　　鋼(gang)(gang)混組合(he)梁(liang)(liang)(liang)組合(he)形式多樣，鋼(gang)(gang)梁(liang)(liang)(liang)截面包(bao)括工字梁(liang)(liang)(liang)、箱(xiang)梁(liang)(liang)(liang)、桁梁(liang)(liang)(liang)等。鋼(gang)(gang)混組合(he)梁(liang)(liang)(liang)在我國公路大跨度拱橋、斜(xie)拉(la)橋、懸索橋中均有應用。2015年(nian)開工建設的河北懷來(lai)官廳水(shui)庫特大橋，主(zhu)橋采用720m單(dan)跨懸索橋，加勁梁(liang)(liang)(liang)采用免涂裝耐候鋼(gang)(gang)-混凝土組合(he)梁(liang)(liang)(liang)。

圖1懷來官廳水庫(ku)特(te)大橋

　　鋼(gang)(gang)結構(gou)全壽命周期性能優異，可循環(huan)利用(yong)(yong)，綠(lv)色環(huan)保。2016年，為推進公路(lu)橋梁建設轉型升級，充分發(fa)(fa)揮鋼(gang)(gang)結構(gou)橋梁性能優勢，交通運輸部(bu)研究決定推進公路(lu)鋼(gang)(gang)結構(gou)橋梁建設，并出(chu)臺《關(guan)于推進公路(lu)鋼(gang)(gang)結構(gou)橋梁建設的(de)指導意見》，推廣鋼(gang)(gang)混組(zu)(zu)合梁是(shi)行業(ye)發(fa)(fa)展的(de)內在需求(qiu)。由于目前鋼(gang)(gang)混組(zu)(zu)合梁的(de)鋼(gang)(gang)梁采(cai)用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)板焊(han)接，工(gong)程(cheng)造價(jia)高，30～40m的(de)常用(yong)(yong)跨度鋼(gang)(gang)混組(zu)(zu)合梁，在我國公路(lu)、城(cheng)市(shi)橋梁建設中的(de)應(ying)用(yong)(yong)極少。

　　大規(gui)格(ge)熱(re)(re)軋H型鋼(gang)組合(he)(he)梁(liang)，采用(yong)熱(re)(re)軋長沙H型鋼(gang)代(dai)替傳(chuan)統的焊(han)接鋼(gang)板(ban)梁(liang)，顯著(zhu)降低工程造價，符合(he)(he)可持續發(fa)展(zhan)的理念。大規(gui)格(ge)熱(re)(re)軋H型鋼(gang)組合(he)(he)梁(liang)技術(shu)可提(ti)高(gao)橋梁(liang)建(jian)設工業化水平，是符合(he)(he)節(jie)能環保產業政策的新技術(shu)。

　　造價與性能的突破

　　熱軋H型(xing)鋼廣泛應用于建(jian)筑結構(gou)、海工(gong)(gong)(gong)結構(gou)、橋梁施工(gong)(gong)(gong)臨時結構(gou)，工(gong)(gong)(gong)廠分(fen)割，現場拼裝。與焊接(jie)(jie)鋼板梁相比(bi)，減(jian)少加(jia)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)序，節省人工(gong)(gong)(gong)和時間(jian)，力學性能好。通過(guo)研究(jiu)發現，采用大規格熱軋H型(xing)鋼代替傳統的焊接(jie)(jie)工(gong)(gong)(gong)形(xing)梁，僅在縱梁支承加(jia)勁肋、橫梁連接(jie)(jie)位置有少量焊縫，降低工(gong)(gong)(gong)程造價(jia)。研究(jiu)內容包(bao)括合理結構(gou)形(xing)式研究(jiu)、結構(gou)承載能力研究(jiu)、大規格熱軋H型(xing)鋼應用技(ji)術研究(jiu)、快速施工(gong)(gong)(gong)架設工(gong)(gong)(gong)藝研究(jiu)等(deng)。

　　a焊接工(gong)字梁b熱軋(ya)H型鋼

　　圖2焊(han)接工字梁與熱軋(ya)H型鋼

　　鋼(gang)混組(zu)合梁(liang)采用(yong)大規格(ge)熱軋H型鋼(gang)，工(gong)程造價低；熱軋H型鋼(gang)，晶體組(zu)織均勻(yun)，疲(pi)勞性能(neng)提(ti)高；橋(qiao)墩(dun)基礎規模小，裝配化施工(gong)，綠(lv)色(se)、環保(bao)、節能(neng)；是落實交通運(yun)輸部《關(guan)于(yu)推(tui)進公(gong)路鋼(gang)結(jie)構橋(qiao)梁(liang)建設的(de)指(zhi)導(dao)意(yi)見》的(de)需要；是貫徹(che)我國十三五“創新、協調、綠(lv)色(se)、開放(fang)、共享”發展理念的(de)需要。

　　熱軋H型鋼的優化

　　熱軋(ya)H型(xing)鋼相關的國家標準包括(kuo)《熱軋(ya)型(xing)鋼》（GB/T706-2016）、《熱軋(ya)H型(xing)鋼和(he)部(bu)分T型(xing)鋼》（GB/T11263-2017）。熱軋(ya)H型(xing)鋼現有規格最(zui)大腹板高度(du)1118mm、最(zui)大翼緣(yuan)寬500mm、最(zui)大翼緣(yuan)厚度(du)115mm，均為對稱(cheng)截面。熱軋(ya)H型(xing)鋼用于公路常用跨(kua)度(du)鋼混組(zu)合(he)梁，型(xing)鋼斷面需(xu)進行優化，需(xu)軋(ya)制大規格H型(xing)鋼。

　　圖3熱軋H型鋼最大規格現狀

　　結構形式研究

　　連續結構可減少伸縮縫設置、減小跨中正彎矩，但負彎矩區混凝土板受拉易開裂；簡支結構則充分利用鋼結構受拉、混凝土結構受壓的特性。因此，可采用結構簡支、橋面連續構造，提高行車的舒適性。大規格H型鋼組合梁，采用密縱梁體系，長沙H型鋼縱(zong)梁的橫向布置間距2.5～3.5m；在支點位置設置端橫梁，按間距6～8m設置中橫梁，均采(cai)用(yong)H型鋼。抗剪連(lian)接件采(cai)用(yong)剪力釘，采(cai)用(yong)預(yu)制混凝(ning)土(tu)橋面板，在縱(zong)梁、橫梁上翼緣設置濕接縫(feng)，混凝(ning)土(tu)板厚22～25cm。

   　　圖4大規格H型鋼組合梁(liang)橫斷面圖(tu)

　　根(gen)據受力(li)特點，大規格H型(xing)(xing)(xing)鋼采用上翼(yi)緣(yuan)(yuan)窄薄、下翼(yi)緣(yuan)(yuan)寬(kuan)(kuan)(kuan)厚(hou)的經濟斷面(mian)。H型(xing)(xing)(xing)鋼采用無肋構造，通過適當加大腹板厚(hou)度(du)(du)(du)滿足局(ju)部穩(wen)定性要(yao)求，僅在(zai)梁(liang)端設置支承加勁肋。上翼(yi)緣(yuan)(yuan)寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)需滿足布置剪力(li)釘的構造寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)要(yao)求，根(gen)據計(ji)算確定下翼(yi)緣(yuan)(yuan)的寬(kuan)(kuan)(kuan)度(du)(du)(du)、厚(hou)度(du)(du)(du)。大規格H型(xing)(xing)(xing)鋼采用萬能軋機軋制。

   　　圖(tu)5大規格熱軋H型鋼斷面圖(tu)

　　主要計算結果

　　選取雙向四車道高速公路(lu)簡支組合梁(liang)進行計(ji)算，單(dan)幅橋(qiao)面寬度(du)(du)(du)12.25m，跨度(du)(du)(du)包括30m、35m、40m，鋼(gang)梁(liang)材(cai)質采用(yong)Q345q、Q420q、Q500q，混(hun)凝土(tu)橋(qiao)面板(ban)采用(yong)C50。根據強(qiang)度(du)(du)(du)、剛度(du)(du)(du)計(ji)算，確(que)定滿足受力(li)需要、經濟(ji)合理的截(jie)面高度(du)(du)(du)。《公路(lu)鋼(gang)結構橋(qiao)梁(liang)設(she)計(ji)規(gui)范》（JTGD64-2015），活載撓度(du)(du)(du)限值為L/500；《鋼(gang)-混(hun)凝土(tu)組合橋(qiao)梁(liang)設(she)計(ji)規(gui)范》（GB50917-2013），活載撓度(du)(du)(du)限值為L/600；《公路(lu)鋼(gang)結構橋(qiao)梁(liang)設(she)計(ji)規(gui)范》（JTGD64-2015）未包含(han)Q500鋼(gang)材(cai)，強(qiang)度(du)(du)(du)設(she)計(ji)值按材(cai)料分項系(xi)數1.25計(ji)算。主要計(ji)算結果如(ru)圖(tu)6-9。

　　
圖6大規(gui)格H型鋼計算高度(du)

　　
圖7大規(gui)格H型鋼組合梁活載跨(kua)撓比

　　圖(tu)8腹板不設豎(shu)肋的用鋼(gang)量指標

　　圖9腹板(ban)設(she)置豎肋(lei)的用鋼量指標(biao)

　　根據計算，常用(yong)跨度(du)(du)大(da)(da)規格H型(xing)鋼組合梁強度(du)(du)控制設計，活載撓度(du)(du)均小于L/600。大(da)(da)規格H型(xing)鋼截面高度(du)(du)800～1600mm，采用(yong)高強鋼材(cai)可(ke)降低梁高。腹板設置豎肋，可(ke)減少腹板厚度(du)(du)，用(yong)鋼量節省10%左(zuo)右(you)，但增(zeng)(zeng)加(jia)了焊(han)接工作量。熱(re)軋H型(xing)鋼采用(yong)無肋構(gou)造，與焊(han)接鋼板梁相比(bi)，用(yong)鋼量有所增(zeng)(zeng)加(jia)，但增(zeng)(zeng)加(jia)腹板厚度(du)(du)提高了結構(gou)耐久(jiu)性，減少了焊(han)接成本(ben)，應綜合分析比(bi)較。

　　技術經濟比較

　　對30m跨度的(de)混凝土小箱梁(liang)、大(da)規格(ge)H形鋼(gang)組合(he)梁(liang)兩種結構進行工程(cheng)費用估算，按地震(zhen)設防烈度為(wei)8度、基(ji)礎為(wei)鉆(zhan)孔灌注樁考慮，大(da)規格(ge)H型鋼(gang)組合(he)梁(liang)可降(jiang)低(di)造價5%左右。

大(da)規(gui)格H型鋼組合梁可降低造價5%左右

　　與常(chang)規的混(hun)凝土小箱(xiang)梁(liang)橋(qiao)相比，大規格H型鋼(gang)組(zu)合梁(liang)橋(qiao)具(ju)有以下(xia)優勢：

　　（1）鋼(gang)結構(gou)自(zi)重輕、強度(du)高，梁高降低(di)；

　　（2）橋墩基礎(chu)規模小，抗震性能好；

　　（3）快速裝配，工業化(hua)程度高；

　　（4）工程造價低；

　　（5）技(ji)術(shu)先進，順應行業發展趨勢。

　　大規(gui)格H型鋼(gang)組合梁發展可期

　　公路常(chang)用跨(kua)度鋼(gang)混(hun)組合梁的(de)發(fa)展趨勢：減少(shao)橫聯、腹板(ban)加勁肋設(she)置，簡化結構構造(zao)；采用高(gao)強鋼(gang)材，節(jie)省用鋼(gang)量；推廣(guang)高(gao)性能(neng)耐候橋梁鋼(gang)，減少(shao)后期維護；研究應用大規格(ge)熱軋H型(xing)鋼(gang)組合梁，降低(di)工程造(zao)價(jia)。

　　據統計，2017年(nian)我國(guo)公路橋梁增加(jia)2.7萬座(zuo)、3100公里(li)；2018年(nian)我國(guo)公路橋梁增加(jia)1.9萬座(zuo)、3430公里(li)。以此估算(suan)，如果50%的(de)新建公路橋梁采(cai)用(yong)大規格H型鋼(gang)組合梁，每年(nian)的(de)用(yong)鋼(gang)量大約在500萬噸左右。

　　未來，期待國內(nei)大(da)(da)型鋼(gang)廠、設(she)備(bei)廠家與設(she)計(ji)企業開展(zhan)合(he)作，進一(yi)步開展(zhan)大(da)(da)規(gui)格H型鋼(gang)組合(he)梁(liang)(liang)的關鍵技術研(yan)究，包(bao)括H型鋼(gang)合(he)理截面、軋制設(she)備(bei)及(ji)參數、材料(liao)設(she)計(ji)、力(li)學性(xing)能等，必將有(you)利于推(tui)動(dong)我國公路、城(cheng)市(shi)橋梁(liang)(liang)鋼(gang)混組合(he)梁(liang)(liang)橋的建設(she)發展(zhan)。